< Terug naar vorige pagina

Project

Naar MR beeldvorming en ontwerprichtlijnen van toekomstige gehoorimplantaten

Medische technologieën zijn een wijdverspreide oplossing geworden bij zowel de diagnose als de behandeling van verschillende aandoeningen. Bij de diagnose beeldvorming op basis van magnetische resonantie of MRI de standaard geworden dankzij het feit dat MRI superieur is in het weergeven van de zachte weefsels in het menselijke lichaam, zonder gebruik te moeten maken van mogelijks schadelijke ioniserende straling.

Bij de behandeling van medische aandoeningen, hebben talloze toestellen hun opmars gemaakt om symptomen te verlichten, en zo de levenskwaliteit van de patiënt te verbeteren. Dit werk focust op actieve, implanteerbare gehooroplossingen welke ontworpen zijn om matig tot ernstig gehoorverlies te compenseren.

Volgens de wereldgezondheidsorganisatie (WHO) is gehoorverlies een heel prevalente aandoening die een ernstige impact heeft op de levenskwaliteit van de patiënt. Naar schatting zullen er tegen het jaar 2050, 2.5 miljard mensen zijn die lijden aan een vorm van gehoorverlies. Ongeveer 700 miljoen van deze groep zullen een actieve rehabilitatie moeten krijgen.

Actieve gehoorimplantaten zoals cochleaire of botverankerde implantaten zijn al een aantal decenia op de markt, en laten ondertussen honderdduizenden mensen over de wereld toe om te horen en opnieuw te connecteren met vrienden en familie.

Interacties tussen het implantaat en de elektromagnetische velden die aanwezig zijn tijdens het scannen kunnen ongemak of zelfs pijn veroorzaken bij de patiënt. In het verleden zijn er verschillende rapporten verschenen die soms zeer ernstige voorvallen beschreven. Deze hebben ervoor gezorgd dat er internationaal een beweging op gang gekomen is om een aantal standaardprocedures op te stellen om MRI bij geïmplanteerde patiënten veiliger te maken. Deze standaardprocedures focussen echter vooral op passieve en elektrisch stimulerende implantaten.

Dit werk brengt de risico's in kaart van akoestisch stimulerende gehoorimplantaten in en rond een MRI scanner. Bij het onderzoek wordt een hollistische aanpak gebruikt, waarbij verschillende meettechnieken ontwikkeld zijn die toelaten om MRI-geïnduceerde risico's in een vroeg stadium van het ontwerpproces van nieuwe toestellen te bestuderen. Eerst wordt een literatuuronderzoek beschreven samen met een analyse van alle bijwerkingen die gerapporteerd werden aan de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA). Dit laat ons toe om zowel de stand van zaken op vlak van technologie alsook de meest voorkomende bijwerkingen in kaart te brengen.

Deze studie toont aan dat een dislocatie van een geïmplanteerde actuator een realistisch risico is tijdens MRI beeldvorming, dat chirurgisch gecorrigeerd moet worden na de scan. In het tweede deel van dit werk werd een generieke meettechniek uitgewerkt die in combinatie met een product-specifieke techniek toelaat om het risico op ongewenste bewegingen van middenooractuator van het Cochlear™ Carina® 2 systeem op te meten als gevolg van magnetisch geïnduceerde krachten en momenten tijdens MRI.

Daarnaast toont de eerste studie ook aan dat een geïmplanteerde actuator een patiënt mogelijks ongewild kan stimuleren tijdens het scannen, een fenomeen dat mogelijks niet alleen ongemak maar ook bijkomende gehoorschade kan veroorzaken. Een derde deel van dit werk beschrijft dan ook de opbouw van een algemene optische meetopstelling die toelaat om tijdens een MRI scan de microscopische dynamische verplaatsingen van dit soort toestellen op te meten. In een case study voor het Cochlear™ Carina® 2 systeem wordt aangetoond dat het risico op hoorbare stimuli omwille van ongewenste akoestische output van de actuator voor dit systeem laag is.

Een alternatieve techniek vinden we in het opmeten van de root-mean-square (RMS) druk in het binnenoor, welke representatief is voor de luidheid van een geluidsstimulus. Een studie wordt beschreven in het vierde deel van dit werk, waar sensoren geïmplanteerd werden in het binnenoor om de performantie van een nieuwe transcutane botverankerde actuator te karakteriseren.

Tot slot maakt het literatuuronderzoek duidelijk dat producenten van actieve gehoorimplantaten hard inzetten op het veiliger maken van hun technologie in de MRI omgeving. In de toekomst zullen patiënten dan ook makkelijker onder de scanner mogen, waardoor de diagnostische waarde van de gemaakte beelden veel aan belang winnen. Het beperken van beeldvervormingen die ontstaan omwille van de aanwezigheid van het metalen implantaat zal dan ook belangrijker worden. In het vijfde deel van dit werk wordt het ontwerp van een realistisch fantoom uiteengezet, wat gebruikt kan worden voor het bestuderen van methoden om dit soort vervormingen te beperken.

Dit werk heeft het probleem rond MRI-veiligheid voor actieve akoestisch stimulerende gehoorimplantaten vanuit een holistische aanpak benaderd, en vormt zo een sterke basis voor veiligere en makkelijkere MRI scans voor patiënten met dit soort implantaten. Technieken die tijdens dit werk ontworpen zijn laten toe om aspecten rond MRI veiligheid al vroeger in het technologische ontwerpproces te onderzoeken.

Datum:1 jul 2018 →  28 feb 2023
Trefwoorden:hearing implants, MRI Safety
Disciplines:Fysica van gecondenseerde materie en nanofysica, Diagnostische radiologie
Project type:PhD project